CN202205099U - 变电站智能巡检机器人导航和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变电站智能巡检机器人导航和控制系统，它包括单片机，单片机与至少一组电机驱动器及电机连接，电机上设有编码器，编码器与单片机连接；同时单片机还与至少一个导航传感器及通信接口和存储器连接；单片机通过串行通讯接口与外部控制端通讯，接收控制端命令，向控制端反馈数据；单片机采集经过隔离的导航传感器信号，转换为PWM脉冲信号发送给所述电机驱动器，控制电机运动以调整机器人姿态。本实用新型成本低，开发方便，降低了机器人设计的复杂程度。通过预先计算机器人两轮差速，提高了控制精度和执行效率。带有外部铁电存储器，可以记录系统信息，方便对系统进行监控和分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变电站智能巡检机器人导航和控制系统，它适用于轮式移动机器人，尤其应用于变电站智能巡检机器人。
背景技术
随着无人值守变电站的推广发展，可以代替人工巡检的变电站巡检机器人发挥了越来越重要作用。而导航和运动控制系统的可靠性对机器人能否可靠运行起着关键作用。现有的变电站巡检机器人采用PMAC对电机进行控制，这种方案的优势是采用了现有成熟技术，开发周期短，在产品开发阶段具有一定的优势。但是由于PMAC成本高，应用复杂，系统灵活性差，不利于变电站巡检机器人产品的大规模推广应用。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种变电站智能巡检机器人导航和控制系统，它基于ATMEG128单片机，该系统把机器人导航功能和运动控制功能融合在一起；该系统还带有外部铁电存储器，可以存储该系统的状态和故障信息，方便分析和解决问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种变电站智能巡检机器人导航和控制系统，它包括单片机，单片机与至少一组电机驱动器及电机连接，电机上设有编码器，编码器与单片机连接；同时单片机还与至少一个导航传感器及通信接口和存储器连接；单片机通过串行通讯接口与外部控制端通讯，接收控制端命令，向控制端反馈数据；单片机采集经过隔离的导航传感器信号，转换为PWM脉冲信号发送给所述电机驱动器，控制电机运动以调整机器人姿态。
所述通信接口为串行通讯接口。
所述存储器为外部存储器。
本实用新型的工作方法如下：根据8个导航传感器单个有信号和相邻两个有信号，将传感器状态划分为15种状态。为了节省程序的运算时间，提前根据每种状态时对应的机器人姿态偏差，计算出每种状态时对应的两轮速度差值，存储在一个数组里面。这样，当检测到导航传感器状态变化时，只需要通过查表就能计算出两轮速度。
本实用新型的有益效果是：基于通用的ATMEG128单片机设计，成本低，开发方便。将导航功能和电机控制统一设计，使用简单，降低机器人设计的复杂程度。将8个导航传感器组合为15种状态，并预先计算机器人两轮差速，提高了控制精度和执行效率。带有外部铁电存储器，可以记录系统信息，方便对系统进行监控和分析。
附图说明
图1是本专利的技术方案的系统连接图。
图2是本专利控制软件流程图。
其中，1、导航传感器，2、电机，3、编码器，4、单片机，5、电机驱动器，6、光电隔离单元，7、串行通讯接口，8、外部存储器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
附图1中，一种变电站智能巡检机器人导航和控制系统，它包括单片机4，单片机4与至少一组电机驱动器5及电机2连接，电机2上设有编码器3，编码器3与单片机4连接；同时单片机4还与至少一个导航传感器1及通信接口和存储器连接。
所述单片机4通过光电隔离单元6与导航传感器1连接。
所述通信接口为串行通讯接口7。
所述存储器为外部存储器8。
本实用新型中，导航传感器1，用于采集机器人偏离路径的垂直距离，可以使用光电传感器或者磁传感器。光电隔离单元6，用于将导航传感器1的信号降压，整形和隔离。单片机4通过串行通讯接口7与外部控制端通讯，接收控制端命令，向控制端反馈数据。采集经过隔离的导航传感器信号，获取机器人行走的姿态偏差。根据此偏差信号计算出左右两轮的行走速度，并转换为PWM脉冲信号发送给驱动器，控制电机运动以达到调整机器人姿态的目的。采集电机编码器3信号，计算机器人速度和行驶的距离。采集该装置本身的状态，如果出现故障，将故障信息连同出现故障的时间信息一起存储到外部存储器中。本专利中单片机4使用ATMEG128单片机。电机驱动器5，用于接收PWM信号，控制电机运动。编码器3，用于采集电机2的转速，以获取机器人运行速度和行驶的距离。串行通讯接口7，用于与外部控制端通讯。外部存储器8，用于存储该系统的状态和故障信息。本专利中使用了256K的铁电存储器，带有外部时钟。
在图2标示了该专利中机器人一次运动的控制流程，首先机器人必须先接收到控制端的控制命令，让机器人运动起来。然后，程序定时检测导航传感器状态，如果传感器状态发生了变化，则通过查表获取该状态下对应的两轮速度差，对两轮速度进行调整。如果传感器状态没有变化，则保持原先的运动状态。
Claims (4)
1.一种变电站智能巡检机器人导航和控制系统，其特征是，它包括单片机，单片机与至少一组电机驱动器及电机连接，电机上设有编码器，编码器与单片机连接；同时单片机还与至少一个导航传感器及通信接口和存储器连接；单片机通过串行通讯接口与外部控制端通讯，接收控制端命令，向控制端反馈数据；单片机采集经过隔离的导航传感器信号，转换为PWM脉冲信号发送给所述电机驱动器，控制电机运动以调整机器人姿态。
2.如权利要求1所述的变电站智能巡检机器人导航和控制系统，其特征是，所述单片机通过光电隔离单元与导航传感器连接。
3.如权利要求1所述的变电站智能巡检机器人导航和控制系统，其特征是，所述通信接口为串行通讯接口。
4.如权利要求1所述的变电站智能巡检机器人导航和控制系统，其特征是，所述存储器为外部存储器。
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| CN103064416A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-04-24 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 巡检机器人室内外自主导航系统 |
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Legal Events
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Address after: 250101 Electric Power Intelligent Robot Production Project 101 in Jinan City, Shandong Province, South of Feiyue Avenue and East of No. 26 Road (ICT Industrial Park) Patentee after: National Network Intelligent Technology Co., Ltd. Address before: 250101 B, block 1-202, Qilu Software Park, Ji'nan hi tech Zone, Shandong Patentee before: Shandong Luneng Intelligent Technology Co., Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
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Granted publication date: 20120425 |
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